KR100608567B1 - 프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리는 프로펠러 샤프트에 장착된 유체댐퍼와, 상기 프로펠러 샤프트의 회전속도에 따라 상기 유체댐퍼에 유체의 공급을 조절하여 상기 유체댐퍼의 유압을 가변시키는 가변수단으로 구성되고, 상기 가변수단이 상기 프로펠러 샤프트의 회전속도에 따라 상기 유체댐퍼의 강성을 변화시킴으로써, 상기 유체댐퍼는 상기 프로펠러 샤프트의 회전속도에 따라 다르게 발생되는 주파수에 각각 대응하여 주파수가 가변될 수 있으므로 상기 프로펠러 샤프트의 전 속도영역에서 진동을 감쇠시킬 수 있는 효과가 있다.

프로펠러 샤프트, 댐퍼, 주파수, 강성, 유체, 진동

Description

프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리{Damper Assembly of propeller-shaft}

도 1은 종래 기술에 따른 프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리가 도시된 사시도,

도 2는 종래 기술에 따른 댐퍼의 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리의 댐핑수단이 도시된 단면도,

도 4a는 본 발명에 따른 프로펠러 샤프트의 고속 회전시 가변수단의 작동상태도,

도 4b는 본 발명에 따른 프로펠러 샤프트의 저속 회전시 가변수단의 작동상태도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

60: 프로펠러 샤프트 70: 유압댐퍼

72: 케이스 74: 유체

76: 제 1탄성부재 78: 제 2탄성부재

80: 가변수단 82: 실린더

84: 피스톤 86: 유출홀

88: 유입홀 90: 체크밸브

92: 스토퍼 94: 볼

96: 리턴스프링

본 발명은 프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리에 관한 것으로서, 특히 프로펠러 샤프트에 유체댐퍼를 장착하고, 상기 프로펠러 샤프트의 회전속도에 따라 상기 유체댐퍼의 주파수가 가변될 수 있도록 구성됨으로써, 상기 프로펠러 샤프트의 회전속도에 따라 다르게 발생되는 진동을 효과적으로 감쇠시킬 수 있는 프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 프로펠러 샤프트는 엔진의 구동력을 휠에 전달하는 동력 전달축으로써, 강한 비틀림을 받으면서 고속으로 회전한다.

도 1은 종래 기술에 따른 프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리가 도시된 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 댐퍼의 단면도이다.

종래 기술에 따른 차량용 프로펠러 샤프트는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 변속기(2)와 휠(미도시)사이에 장착되어 상기 변속기(2)의 동력을 휠에 전달하 는 프로펠러 샤프트(4)이다.

상기 프로펠러 샤프트(4)는 특정 속도영역에서 공진 주파수를 가지고 있는 바, 차량의 주행시 상기 프로펠러 샤프트(4)가 회전하면서 발생되는 주파수가 공진 주파수와 일치되면 공진현상이 발생된다.

따라서, 상기 프로펠러 샤프트(4) 상에는 공진현상이 발생되는 것을 방지하기 위하여 댐퍼(10)가 장착된다.

상기 댐퍼(10)는 상기 프로펠러 샤프트(4)에 끼워지는 브래킷(8)과, 상기 프로펠러 샤프트(4)와 상기 브래킷(8)의 사이에 장착되고 고무재질로 이루어져 진동을 흡수하는 탄성부재(6)로 이루어진다.

상기 댐퍼(10)는 차량의 특정 주행 속도에서 공진현상을 방지할 수 있는 주파수로 튜닝되어 있어, 특정 주행 속도에서 발생되는 공진을 감쇠시킬 수 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 프로펠러 샤프트에 장착된 댐퍼(10)는 특정 영역의 주파수로 한정되어 있기 때문에, 차량의 주행 속도에 따라 다르게 발생하는 주파수에 따른 공진을 모두 감쇠할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 차량의 주행 속도에 따라 상기 프로펠러 샤프트(4)에 다르게 발생되는 진동을 감쇠하기 위해 강성이 다른 여러 종류의 댐퍼를 사용할 경우 원가가 상승되고, 상기 프로펠러 샤프트(4) 상에 장착할 수 있는 공간에 제약을 받게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 프로펠러 샤프트의 회전속도에 따라 주파수가 가변되어 차량의 모든 주행속도 영역에서 진동을 감쇠시킬 수 있는 댐퍼가 장착된 차량용 프로펠러샤프트의 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리는 변속기의 동력을 휠에 전달하는 프로펠러 샤프트와, 상기 프로펠러 샤프트에 장착되고 내부에 유체가 충진되어 내부의 유압에 의해 강성이 가변되는 댐핑수단과, 상기 댐핑수단에 구비되고, 상기 프로펠러 샤프트의 회전시 원심력에 의해 반경방향으로 이동되면서 상기 댐핑수단에 유체를 공급하여 상기 댐핑수단 내의 유압을 가변시키는 가변수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리의 댐핑수단이 도시된 단면도이고, 도 4a는 본 발명에 따른 프로펠러 샤프트의 고속 회전시 가변수단의 작동상태도이고, 도 4b는 본 발명에 따른 프로펠러 샤프트의 저속 회전시 가변수단의 작동상태도이다.

본 발명에 따른 프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리는 도 3 내지 도 4b에 도시 된 바와 같이, 변속기(미도시)의 동력을 휠(미도시)에 전달하는 프로펠러 샤프트(60)와, 상기 프로펠러 샤프트(60)에 장착되고 내부에 유체(74)가 충진되어 내부의 유압에 의해 강성이 가변되는 댐핑수단과, 상기 댐핑수단에 구비되고 상기 프로펠러 샤프트(60)의 회전시 원심력에 의해 반경방향으로 이동되면서 상기 댐핑수단에 유체(74)를 공급하여 상기 댐핑수단내의 유압을 가변시키는 가변수단(80)을 포함하여 구성된다.

상기 프로펠러 샤프트(60)는 중공형태로 이루어지는 바, 상기 댐핑수단은 상기 프로펠러 샤프트(60)의 내부에 압입되는 유체댐퍼(70)이다.

상기 유체댐퍼(70)는 링 형상으로 이루어진 케이스(72)의 내부에 유체(74)가 충진되어 형성되는 바, 상기 케이스(72)는 탄성재질로 이루어진다.

그리고, 상기 가변수단(80)은 상기 유체댐퍼(70)의 케이스(72)에 탄성적으로 지지되고 일측에 유체(74)가 충진되는 실린더(82)와, 상기 실린더(82)의 타측에 위치되어 상기 프로펠러 샤프트(60)의 회전시 원심력에 의해 반경방향으로 슬라이딩운동하는 피스톤(84)으로 구성된다.

또한, 상기 가변수단(80)은 상기 케이스(72)의 내부에서 소정각도 이격된 위치에 복수개가 구비되는 바, 여기서는 상하좌우 방향에 각각 위치된 것으로 한정하여 설명한다.

한편, 상기 복수개의 실린더(82)는 상기 케이스(72)의 내둘레면에 제 1탄성부재(76)에 의해 각각 탄성적으로 지지된다.

또한, 상기 복수개의 실린더(82)는 상기 프로펠러 샤프트(60)의 회전시 상기 케이스(72)의 내부에서 흔들림이 방지되도록 제 2탄성부재(78)에 의해 서로 연결된다.

상기 제 2탄성부재(78)는 원주방향을 따라 상기 복수개의 실린더(82)를 연결시키도록 호의 형상으로 이루어지고, 양단은 근접하는 2개의 실린더(82)의 측면에 각각 고정된다.

여기서, 상기 제 1탄성부재(76)와 제 2탄성부재(78)는 상기 실린더(82)를 탄성적으로 지지하고 진동을 흡수할 수 있도록 고무재질로 이루어진다.

그리고, 상기 실린더(82)에는 상기 유체댐퍼(70)의 케이스(72)로 유체(74)가 출입되는 출입홀가 적어도 하나 이상이 형성된다.

상기 출입홀은 상기 실린더(82)의 일측 단부에 형성되어 상기 피스톤이 반경방향으로 이동시 상기 피스톤(84)의 압력에 의해 상기 케이스(72)로 유체)74)가 유출되는 유출홀(86)과, 상기 실린더(82)의 둘레면에 형성되어 상기 피스톤(84)이 원위치로 복귀시 상기 케이스(72)로부터 유체(74)가 유입되는 유입홀(88)로 이루어진다.

상기 유출홀(86)과 유입홀(88)에는 유압에 의해 열리되 일방향으로만 유체(74)가 흐르도록 각각 체크밸브(90)가 장착된다.

즉, 상기 유출홀(86)에는 상기 실린더(82)의 내부로부터 상기 케이스(72)로 유체(74)가 유출되는 방향으로 열리는 체크밸브(90)가 장착되고, 상기 유입홀(88)에는 상기 케이스(72)로부터 상기 실린더(82)의 내부로 유체(74)가 유입되는 방향으로 열리는 체크밸브(90)가 장착된다.

또한, 상기 실린더(82)의 내둘레면에는 상기 피스톤(84)이 상기 유입홀(88)과 유출홀(86)을 막지 않도록 상기 피스톤(84)의 이동거리를 제한하는 스토퍼(92)가 돌출 형성된다.

한편, 상기 피스톤(84)은 상기 실린더(82)의 내부에서 상기 프로펠러샤프트(60)를 향한 측에 위치되는 바, 상기 피스톤(84)과 실린더(82) 사이에는 상기 프로펠러 샤프트(60)의 회전시 상기 피스톤(84)을 밀어내어 상기 피스톤(84)의 슬라이딩운동이 용이하도록 복수개의 볼(94)이 구비된다.

여기서, 상기 볼(94)은 스틸 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 프로펠러 샤프트(60)의 회전속도가 감소되면 상기 피스톤(84)이 원위치로 복귀될 수 있도록 상기 피스톤(84)와 실린더(82)사이에는 리턴스프링(96)이 장착된다.

상기 리턴스프링(96)은 상기 피스톤(84)이 원위치로 복귀되는 방향으로 탄성력을 부여한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리의 작동을 살펴보면 다음과 같다.

상기 프로펠러 샤프트(60)가 회전하게 되면, 상기 프로펠러 샤프트(60)의 회전속도에 따라 원심력이 달라진다.

따라서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 프로펠러 샤프트(60)의 회전속도에 따른 원심력에 의해 상기 볼(94)과 피스톤(84)이 반경방향으로 이동된다.

여기서, 상기 볼(94)은 상기 피스톤(84)의 반경방향으로의 슬라이딩이 용이하도록 상기 피스톤(84)에 힘을 가해 미는 역할을 하게 된다.

상기 피스톤(84)이 반경방향으로 이동되면서 상기 실린더(82) 내부에 충진된 유체(74)를 가압하게 된다.

유체(74)가 상기 피스톤(84)에 의해 가압되면, 유압에 의해 상기 유출홀(86)에 장착된 체크밸브(90)가 열리게 되어 상기 실린더(82)로부터 상기 케이스(72)로 유체(74)가 유출되게 된다.

상기 케이스(72)의 내부로 유입되는 유체(74)의 양에 따라 상기 케이스 (72)내부의 유압이 달라지게 된다.

즉, 상기 케이스(72)에 유체(74)가 유입되게 되면, 상기 케이스(72) 내부의 유압이 상승하게 되고 상기 유체댐퍼(70)의 강성이 높아지게 된다.

여기서, 상기 유체댐퍼(70)의 주파수는 유체댐퍼(70)의 강성과 질량에 따라 달라지는 바, 상기 유체댐퍼(70)의 강성이 높아지면 상기 유체댐퍼(70)의 주파수가 높아지게 된다.

즉, 상기 프로펠러 샤프트(60)의 회전속도에 따라 상기 유체댐퍼(70)의 주파수가 가변되게 된다.

따라서, 상기 프로펠러 샤프트(60)의 회전속도가 빨라지면, 상기 유체댐퍼(70)는 상기 프로펠러 샤프트(60)의 회전속도에 대응하여 공진현상을 방지할 수 있는 주파수로 가변되게 되고, 높은 주파수 영역의 진동을 흡수할 수 있게 된다.

한편, 상기 프로펠러 샤프트(60)의 회전속도가 느려지면, 도 4b에 도시된 바 와 같이, 회전속도에 따른 원심력이 작아지게 되어 상기 볼(94)이 상기 프로펠러 샤프트(60)의 중심을 향해 이동하게 되고, 상기 리턴스프링(96)에 의해 상기 피스톤(84)도 상기 프로펠러 샤프트(60)의 중심을 향해 이동하게 된다.

또한, 상기 실린더(82) 내의 유압이 상기 케이스(72)측보다 낮아지게 되어, 상기 실린더(82)의 유입홀(88)에 장착된 체크밸브(90)가 열리게 된다.

상기 유입홀(88)을 통해 상기 케이스(72)로부터 상기 실린더(82)의 내부로 유체(74)가 유입되면, 상기 유체댐퍼(70)내부의 유압이 낮아지게 되어 상기 유체댐퍼(70)의 강성이 낮아지게 된다.

따라서, 상기 유체댐퍼(70)의 강성이 높아져서 상기 유체댐퍼(70)의 주파수가 낮아지게 되므로, 상기 유체댐퍼(70)는 낮은 주파수 영역의 진동을 흡수할 수 있다.

그러므로, 상기 프로펠러 샤프트(60)의 회전속도에 따라 진동이 달라지면, 상기 유체댐퍼(70)도 상기 프로펠러 샤프트(60)의 회전속도에 따라 주파수가 가변되어 그에 따른 진동을 감쇠시킬 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리는 프로펠러 샤프트에 장착된 유체댐퍼와, 상기 프로펠러 샤프트의 회전속도에 따라 상기 유체댐퍼에 유체의 공급을 조절하여 상기 유체댐퍼의 유압을 가변시키는 가변수단으로 구성되고, 상기 가변수단이 상기 프로펠러 샤프트의 회전속도에 따라 상 기 유체댐퍼의 강성을 변화시킴으로써, 상기 유체댐퍼는 상기 프로펠러 샤프트의 회전속도에 따라 주파수 영역이 변동될 때마다 능동적으로 주파수가 가변될 수 있기 때문에 상기 프로펠러 샤프트의 전 속도영역에서 진동을 감쇠시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 변속기의 동력을 휠에 전달하는 프로펠러 샤프트와;

   상기 프로펠러 샤프트에 장착되고 내부에 유체가 충진되어 내부의 유압에 의해 강성이 가변되는 댐핑수단과;

   상기 댐핑수단에 구비되고, 상기 프로펠러 샤프트의 회전시 원심력에 의해 반경방향으로 이동되면서 상기 댐핑수단에 유체를 공급하여 상기 댐핑수단 내의 유압을 가변시키는 가변수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 댐핑수단은 상기 프로펠러 샤프트의 내부에 끼워지는 탄성재질의 케이스와, 상기 탄성 재질의 케이스의 내부에 충진된 유체로 이루어진 유체댐퍼인 것을 특징으로 하는 프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 가변수단은 상기 유체댐퍼의 내부에서 탄성적으로 지지되고, 일측에 유체가 충진되는 실린더와, 상기 실린더의 내부에서 상기 프로펠러 샤프트의 회전시 원심력에 의해 반경방향으로 슬라이딩 운동하는 피스톤을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 피스톤과 실린서 사이에는 상기 피스톤이 원위치로 복귀되는 방향으로 탄성력을 부여하는 리턴스프링이 장착된 것을 특징으로 하는 프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 실린더에는 상기 유체댐퍼로 유체가 출입되는 출입홀이 적어도 하나 이상이 형성된 것을 특징으로 하는 프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 출입홀은 상기 유체댐퍼로 유체가 유출되는 유출홀과, 상기 유체댐퍼로부터 유체가 유입되는 유입홀로 구성되고, 상기 유출홀과 유입홀에는 각각 체크밸브가 장착된 것을 특징으로 하는 프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 실린더와 피스톤 사이에는 상기 프로펠러샤프트의 회전시 원심력에 의해 이동되어 상기 피스톤을 반경방향으로 밀어내는 복수개의 볼이 구비된 것을 특징으로 하는 프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 실린더의 내둘레면에는 상기 피스톤의 이동거리를 제한하는 스토퍼가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리
9. 제 3 항에 있어서,

   상기 가변수단은 상기 유체댐퍼의 탄성재질의 케이스에 연결된 제 1탄성부재에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 가변수단은 상기 유체댐퍼의 내부에서 소정각도 이격된 위치에 복수개가 구비되고, 상기 복수개의 가변수단은 원주방향으로 유동이 방지되도록 제 2탄성 부재에 의해 서로 연결된 것을 특징으로 하는 프로펠러 샤프트의 댐퍼 어셈블리

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